​​各種金屬（shǔ）材料的成形工藝大全

材料（liào）成形方法是零件設計的重（chóng）要內容，也是（shì）製造者們極度（dù）關心的問題，更是材料加工過程中的關鍵因素，今天就帶大家來看看各（gè）種金屬成形工藝。

▌ 鑄造

液（yè）態金屬澆注到與零件形狀、尺（chǐ）寸相（xiàng）適應的（de）鑄（zhù）型型腔（qiāng）中，待（dài）其冷卻凝固，以獲得毛坯或零件的生產方法，通（tōng）常稱為（wéi）金屬液態（tài）成形或鑄造。

工藝流程：液體金屬→充型→凝固收縮→鑄件（jiàn）

工藝特點：

1、可（kě）生產形狀任意複雜的製件，特別（bié）是內腔形狀複雜的製件。

2、適應性強，合金種（zhǒng）類不受限（xiàn）製，鑄件大小（xiǎo）幾乎不受限製。

3、材料來源廣，廢品可重熔，設備投資（zī）低。

4、廢品率高、表麵質量較低、勞動條件差。

鑄造分類 ：

（1）砂型鑄造（sand casting）

砂型鑄（zhù）造：在砂（shā）型中生產鑄件的鑄造方法。鋼、鐵和（hé）大（dà）多數有（yǒu）色（sè）合金（jīn）鑄（zhù）件都可用砂型鑄造方法獲得（dé）。

工藝（yì）流（liú）程（chéng）：

砂型鑄造（zào）工藝流程

技術特點：

1、適合於製成形（xíng）狀（zhuàng）複雜（zá），特別是具有複雜內腔的毛坯；

2、適應性廣，成本低；

3、對於某些（xiē）塑性很差的材（cái）料，如鑄鐵等（děng），砂型鑄造是製造其零件或（huò），毛坯的唯一的成形工藝。

應用：汽車的發（fā）動機氣（qì）缸體、氣缸蓋、曲軸等鑄件

（2）熔模鑄造（zào）(investmentcasting)

熔模鑄造：通常是指在易熔材料製成模樣，在模樣表麵包覆若幹層耐火材料製成型殼，再將模樣熔化排出型殼，從而獲得無分（fèn）型麵（miàn）的鑄型，經高溫焙（bèi）燒後即可填砂澆注（zhù）的鑄造方案。常（cháng）稱為“失蠟鑄（zhù）造”。

工藝流程：

熔模鑄造工藝（yì）流程

優點：

1、尺寸精度和幾（jǐ）何精度高；

2、表麵粗糙度高；

3、能夠鑄造外（wài）型複雜的鑄件，且鑄（zhù）造的合金不受限製。

缺點：工序繁雜，費用較高

應用：適用於生產形狀複雜、精度要求高、或很難進行（háng）其它加工的小型零（líng）件，如渦輪發動機的葉片等（děng）。

（3）壓力鑄造(die casting)

壓鑄：是利用高壓將金屬液（yè）高速壓入一精密金屬模具型腔內，金屬液在壓（yā）力作用下冷（lěng）卻凝（níng）固而形成鑄（zhù）件。

工藝（yì）流程：

優點：

1、壓鑄時金屬（shǔ）液體承受壓力高，流速快

2、產品質量好，尺（chǐ）寸穩定，互換性（xìng）好；

3、生產效（xiào）率高，壓鑄模使用次（cì）數多；

4、適合大批大（dà）量生產，經濟效益好。

缺點：

1、鑄（zhù）件容（róng）易產生細小的氣孔和縮鬆。

2、壓鑄件塑性低，不宜在衝擊載荷及有（yǒu）震動的情況下工作；

3、高（gāo）熔點合金壓鑄時，鑄型壽（shòu）命低，影響壓鑄生產的擴大（dà）。

應用：壓鑄件最先應用在汽車工業和儀表工業，後來逐（zhú）步擴大到各個行業，如農業機械、機床工（gōng）業、電子工業（yè）、國防工業、計算機、醫療器械、鍾表、照相（xiàng）機和日用五金等多個行業。

（4）低壓鑄造(low pressure casting)

低壓鑄造（zào）：是指使（shǐ）液體（tǐ）金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用（yòng）下充填鑄型，並（bìng）在壓（yā）力下結晶（jīng）以形成鑄件的方法.。

技術特點：

1、澆注時的壓力和速度（dù）可以調節，故可適用於各種不同鑄型（如金屬型、砂型等（děng）），鑄造各種合金及各種大小的鑄件；

2、采用底注式充型，金屬液（yè）充型平穩，無飛（fēi）濺現象，可避免卷入氣（qì）體及（jí）對型壁和型芯的衝刷，提高了鑄件的合格率；

3、鑄件在壓（yā）力下結晶，鑄件組織致密、輪（lún）廓清晰、表麵光潔，力學性能較高，對於大薄壁（bì）件的鑄（zhù）造尤（yóu）為有利；

4、省去補縮冒口，金（jīn）屬利用率提（tí）高到90～98%；

5、勞動強（qiáng）度低，勞動條件好，設備簡易，易實現機械化和自動化。

應用（yòng）：以傳統產品為主（氣缸頭、輪轂、氣缸架等（děng））。

（5）離心鑄造(centrifugal casting)

離心鑄造：是將金屬液澆（jiāo）入旋轉的鑄型中，在離心力作用下填充鑄型而凝固（gù）成形的一種鑄造方法。

優點：

1、幾乎不存在澆注（zhù）係統（tǒng）和冒口係統的（de）金屬消耗，提高（gāo）工藝出品率；

2、生產中空鑄件時可不用型芯，故在生產長管形鑄件時可大幅度地改善金屬充型能力；

3、鑄件致密度高，氣孔、夾渣等缺陷少，力學性能高；

4、便於製造筒、套類複合金屬鑄件。

缺點（diǎn）：

1、用於生產異形鑄件時有一定的（de）局限性；

2、鑄件內孔直徑不準確（què），內孔表（biǎo）麵比較粗糙，質量較差，加工餘量大；

3、鑄件易產生比重偏析。

應（yīng）用：

離心（xīn）鑄造最早（zǎo）用於生（shēng）產（chǎn）鑄管，國內外在冶金、礦山（shān）、交通、排（pái）灌機械、航（háng）空（kōng）、國防、汽車等（děng）行業中均采用離心鑄造（zào）工藝，來生產鋼、鐵（tiě）及非鐵碳合金鑄件。其（qí）中尤以離心鑄鐵管、內燃機缸套和軸套等鑄件的（de）生產最為（wéi）普遍。

（6）金屬型鑄造(gravity die casting)

金屬型鑄造：指液態金屬在（zài）重力作用下充填金屬鑄型並在（zài）型中冷卻凝固而獲得鑄件的一（yī）種成型方法（fǎ）。

優點:

1、金屬型的熱導率和熱容量大，冷卻速度快（kuài），鑄件組織致密，力學性能比砂型鑄件高15%左右。

2、能獲得較高尺寸精度（dù）和較低表麵粗糙度值的鑄件，並且質量穩定性（xìng）好（hǎo）。

3、因不（bú）用和很少用砂芯，改善環境、減（jiǎn）少（shǎo）粉塵和有害氣體、降低勞（láo）動強度。

缺點：

1、金屬型本身無透氣性，必須采用一定的措施導出型（xíng）腔中的空氣和砂芯所產生（shēng）的氣體；

2、金屬（shǔ）型無退讓性，鑄件凝固時容易產生裂（liè）紋；

3、金屬型（xíng）製造周期較長，成本較高。因此隻有（yǒu）在大量成批生產時，才能顯示出好的經濟效果。

應用：

金屬（shǔ）型鑄造既適用於大批量生產（chǎn）形狀複雜的鋁合金、鎂合金等非鐵合（hé）金鑄件（jiàn），也適合於生產鋼鐵（tiě）金屬的鑄件、鑄錠等（děng）。

（7）真空壓鑄(vacuumdie casting)

真空鑄造：通過在壓鑄過程中抽除壓鑄模具型腔內（nèi）的氣體而消（xiāo）除或顯著減少壓鑄（zhù）件內（nèi）的氣孔和溶（róng）解氣體，從而提高壓鑄件力學性能和表麵質量的先進壓鑄工藝。

優點：

1、消除或減少壓鑄件內部的氣孔，提（tí）高（gāo）壓鑄件的機械性能（néng）和表麵質量，改善鍍覆性能;

2、減少型（xíng）腔的反壓力，可使用較低的比壓（yā）及鑄造性（xìng）能較差的合金，有可能用小機器壓鑄較大的鑄件;

3、改善了充（chōng）填條件（jiàn），可壓鑄較薄的鑄件;

缺點：

1、模具密（mì）封結構複雜，製造及安裝較困難，因而成本較（jiào）高;

2、 真空壓鑄（zhù）法如控製不當，效果就不是很顯著。

（8）擠壓鑄造（zào）(squeezing die casting)

擠壓鑄造：是使液態或半（bàn）固態（tài）金（jīn）屬在高壓下凝固、流動成形，直接獲得製件或毛坯的方法。它具有液態金屬利用率高、工序簡化和質量穩定等優點，是一種（zhǒng）節能（néng）型的、具有潛在應用前景的金屬成（chéng）形技術。

直接擠壓鑄造：噴塗料、澆合金、合模、加壓、保壓、泄（xiè）壓，分模、毛坯（pī）脫模、複位（wèi）；

間接擠壓鑄造：噴塗料、合模、給料、充型、加壓、保壓、泄壓，分模、毛坯脫模、複位。

技術（shù）特（tè）點：

1、可消除內部的氣孔、縮孔和縮鬆（sōng）等缺陷；

2、表（biǎo）麵粗糙度低，尺寸精度高；

3、可防止鑄造裂紋的產生；

4、便於實現機械（xiè）化、自（zì）動化。

應用：可用（yòng）於生產各種類型的合金，如鋁合金、鋅（xīn）合金、銅合金、球墨鑄鐵等

（9）消失（shī）模鑄造（Lost foam casting ）

消失（shī）模鑄造（又稱實型鑄造）：是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結組合成（chéng）模型簇（cù），刷塗耐火塗料並烘幹後，埋在（zài）幹石英砂中振動（dòng）造型，在負壓下澆注，使模型氣化，液體金屬占據模型位置，凝（níng）固冷卻後形成鑄件的新型鑄（zhù）造方法。

工藝流程（chéng）：預發泡→發泡成型→浸塗料（liào）→烘幹→造（zào）型→澆注→落砂→清理

技術特點：

1、鑄件精度高，無砂芯，減（jiǎn）少了加工（gōng）時間；

2、無分（fèn）型麵，設計靈（líng）活，自由度高；

3、清潔生產，無汙染（rǎn）；

4、降低投資（zī）和生產成本。

應用：

適（shì）合成產（chǎn）結構複雜的各種大小較（jiào）精密鑄件，合（hé）金種類不限，生產批量（liàng）不限。如灰鑄鐵發動機箱體、高錳鋼彎（wān）管等。

（10）連續鑄造（continual casting）

連續鑄造：是一種先進的鑄造方法，其原理是將熔融的金屬，不斷澆（jiāo）入一種叫做結（jié）晶器的特殊金（jīn）屬（shǔ）型中，凝固（結殼）了的鑄件，連續不（bú）斷地從結晶器的另一端拉出，它可獲得任意長或特（tè）定的長度的鑄件。

技術特（tè）點：

1、由於金屬被迅速（sù）冷卻，結晶（jīng）致密，組織均勻，機械性能較好；

2、節約金屬，提高收得率；

3、簡化了工序，免除造型（xíng）及其它工序，因而減輕了勞（láo）動強度；所需（xū）生產麵積也大為減少；

4、連續（xù）鑄造生產易於實現機械（xiè）化和自動化，提（tí）高生產效率。

應用：

用（yòng）連續鑄（zhù）造法可以澆注鋼（gāng）、鐵、銅合金、鋁合金（jīn）、鎂合金等斷（duàn）麵形狀不變的長鑄件，如鑄錠、板坯、棒坯、管子等。

▌ 塑性成形

塑性成形：就是（shì）利用材料的塑（sù）性，在工具及模具的外力作用下來加工製件的少切削或無切削的工藝方法。它的種類有很多，主要包括鍛造、軋製、擠壓、拉拔（bá）、衝壓等。

（1）鍛造

鍛造：是一（yī）種（zhǒng）利用鍛壓機械對金屬坯（pī）料施加（jiā）壓力，使其產生塑性變形以獲得（dé）具（jù）有一定機械性能、一定形狀和尺寸（cùn）鍛件的加工方（fāng）法。

根據成形機理，鍛造可分為自（zì）由鍛（duàn）、模鍛、碾環、特殊鍛造。

自由（yóu）鍛造：一般是（shì）在錘鍛或者水壓機（jī）上，利用（yòng）簡單的工具將金屬錠或者塊料錘成所需要形狀和尺寸的加（jiā）工方法。

模鍛：是在（zài）模鍛錘或者熱模鍛壓力機上利用模（mó）具來成形的（de）。

碾環：指通過專用設備碾環機生（shēng）產不同直徑的環形零件，也用來生產汽車輪轂、火車車輪（lún）等輪形零件。

特種鍛造：包（bāo）括輥鍛、楔橫（héng）軋、徑向鍛造、液態模鍛等（děng）鍛造方式，這些方式都比較適用於生產某些特殊形狀（zhuàng）的零件。

工藝流程：鍛坯（pī）加熱→輥鍛備坯→模鍛成形→切邊（biān）→衝孔→矯正→中（zhōng）間檢驗→鍛件熱（rè）處理→清理→矯正→檢查

技術（shù）特點：

1、鍛件質（zhì）量比（bǐ）鑄件（jiàn）高能承受大的衝擊力作用（yòng），塑性、韌（rèn）性和其他方麵的力學性能也都比鑄件高（gāo）甚至比軋件（jiàn）高。

2、節約（yuē）原材料，還能縮短加工工時。

3、生（shēng）產效率高例。

4、自由鍛造適合於單件（jiàn）小批（pī）量生產，靈活性比較大。

應用：

大型軋鋼機的軋輥、人字齒輪，汽輪發電機組（zǔ）的轉子、葉輪、護環，巨（jù）大的水壓機工作缸和立柱，機車軸，汽車（chē）和拖拉機的曲軸、連杆等。

（2）軋製

軋製：將金屬坯料通過一對旋轉軋輥的間隙（各種形狀），因受軋輥（gǔn）的壓縮成型軋（zhá）製使材料截麵（miàn）減（jiǎn）小，長度（dù）增加的壓力加工方法（fǎ）。

軋製分類：

按軋件運（yùn）動分有：縱軋、橫軋（zhá）、斜軋。

縱軋:就是金屬在兩個（gè）旋轉方向相反的軋輥之（zhī）間（jiān）通過，並在其間產生塑性變（biàn）形的過程。

橫軋：軋件變形後運（yùn）動方向與軋輥軸線方（fāng）向一致。

斜軋：軋件作螺旋運動，軋件與軋（zhá）輥軸線（xiàn）非特（tè）角。

應用（yòng）：

主要用（yòng）在金屬（shǔ）材料型材，板，管（guǎn）材等 ，還有一些非金屬材料比如塑料製品及玻璃製品。

（3）擠壓

擠壓：坯料在三向不均勻壓應力作用下，從模具（jù）的孔（kǒng）口或縫（féng）隙擠出使之橫截麵積減小長度增加，成為（wéi）所需製品的加工方法叫擠壓，坯料的這種（zhǒng）加工叫擠壓成（chéng）型。

工藝流程：

擠壓（yā）前準備→鑄棒加（jiā）熱→擠（jǐ）壓→拉伸扭擰校（xiào）直（zhí）→鋸切（定尺）→取樣檢查→人工時效→包裝

優點：

1、生產範圍廣，產品規格、品種多；

2、生產（chǎn）靈活性大，適合小批量生產；

3、產（chǎn）品尺寸精度高，表麵質量好；

4、設備投資少（shǎo），廠房麵積（jī）小，易實現自動化生產。

缺點：

1、幾何廢料損失大；

2、金屬（shǔ）流（liú）動（dòng）不均勻；

3、擠（jǐ）壓速度低，輔助時間長；

4、工具損（sǔn）耗大，成本高。

生產適用（yòng）範圍：主要（yào）用於（yú）製造長（zhǎng）杆、深孔、薄壁、異型斷麵零件。

（4）拉拔

拉拔：用外力作用於被（bèi）拉金屬的前端，將（jiāng）金屬坯料從小於（yú）坯料（liào）斷麵的模孔中拉出，以獲得相應的（de）形狀和尺（chǐ）寸的製品的一種塑性加工方法。

優點：

1. 尺寸精確，表麵光潔；

2. 工具、設備簡單；

3. 連續高速生產斷麵小的（de）長製品。

缺點：

1. 道次變形量與兩次退火間（jiān）的總變形量有限；

2. 長度受限製。

生產適用範圍（wéi）：拉拔是金（jīn）屬管材、棒材（cái）、型材及線（xiàn）材的主要加工方（fāng）法。

（5）衝壓

衝壓：是靠壓力機和模具對板材、帶材、管材和型材等施加外力，使之產生（shēng）塑性變形或分離，從而獲得所需形狀和尺寸的工件（衝壓件（jiàn））的成形加工方法。

技術（shù）特點：

1、可得到輕量、高剛性之製品。

2、生（shēng）產性良好（hǎo），適合大量生（shēng）產、成本低。

3、可得到品質均一的製品。，

4、材料利用率高、剪切性及回（huí）收性（xìng）良好 。

適用範圍：

全世（shì）界的鋼材中（zhōng），有60～70%是板材，其中大部分經過衝壓製（zhì）成成品。汽車的車身、底盤、油（yóu）箱、散熱器片，鍋爐的汽包，容器的殼體，電機、電器的鐵芯矽鋼片等都是衝壓加工的。儀器儀表、家用電器（qì）、自行車、辦公機械、生活器（qì）皿等產品中，也有大量衝壓件。

▌ 機加工

機加工：是在在零件生產過程（chéng）中，直接用刀具在毛坯上切除多餘金屬層厚度，使之或者圖紙要（yào）求的（de）尺寸精度、形狀（zhuàng）和位置相（xiàng）互（hù）精度、表麵質量等技術要求的加工過程。

常用機加工方法：

▌ 焊接

焊接：也稱作熔接,鎔接是一種以加熱、高溫或者（zhě）高壓的（de）方式接合金屬或其他熱塑性材料如塑料的（de）製造工藝及技術。

▌ 粉末冶金（jīn）

粉末冶金：是製取金屬（shǔ）或用金（jīn）屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作（zuò）為原料，經過（guò）成形和燒結，製造金屬材料、複合材料以及（jí）各種類型製品的工藝技術。

優點：

1、絕大多數難熔金屬及其化合（hé）物、假合金、多孔材料隻能用粉末冶金方法（fǎ）來製造。

2、節約（yuē）金屬，降低產品（pǐn）成本。

3、不會給材料任（rèn）何汙染，有可能製取高純度的材料。

4、粉末冶金法能保證材料成（chéng）分配比的（de）正確性和均勻性。

5、粉（fěn）末冶金適宜於生產同一形狀而數量（liàng）多的產（chǎn）品，能大大降低生產成本。

缺點：

1、在沒有批量的情況下要考（kǎo）慮 零件的大小。

2、模具費用相對來說要高出鑄造模具。

生（shēng）產適用範圍：

粉末冶金技術可以直接製成多孔、半致密或（huò）全致密材料和（hé）製品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導杆、刀具等。

▌ 金屬注射成型

MIM (Metal injection Molding )：是金屬注射成（chéng）形的簡稱。是將金屬粉末與其粘結劑的增塑混合料注射於模型中的成形方法。它是先將所選粉末與粘結劑進行混合，然後將混合料進行製粒再（zài）注射（shè）成形所需要的形狀。

MIM工藝流程：

MIM流程分為（wéi）四個獨特加工步（bù）驟（zhòu）（混合、成型、脫脂和燒結）來實現零部件的生（shēng）產，針對產品特（tè）性決定是否需要進行表麵處理。

技術特點：

1、一次成型負責零件；

2、製件表麵質量好、廢品率低、生產效率高、易於實（shí）現自動（dòng）化；

3、對模具材料要求低。

技術核心：

粘接劑是MIM技術的（de）核心隻有加入一定量的粘接劑，粉末才具有增強流動性以（yǐ）適合注射成型和（hé）維持坯塊（kuài）的基本形狀（zhuàng）。

▌ 金（jīn）屬半固態成型

半固態成型：利用（yòng）非枝晶半固態金屬（Semi-SolidMetals，簡稱SSM）獨（dú）有的流變性和攪（jiǎo）熔性來控製鑄件的質量。

半固態成型可分為流變成型和（hé）觸變成型。

(1)流變成型（Rheoforming）

Rheo casting process

(2)觸（chù）變成型（Thixoforming）

技術特點：

1、減少液態成型缺（quē）陷，顯著提高質量和可靠性；

2、成型溫度比全液態成（chéng）型溫度低，大大減少對模具的熱衝擊；

3、能製造常規液（yè）態成型方法不可能製造的合金；

應用：

目前已成功用於主（zhǔ）缸、轉向（xiàng）係統零件、搖臂、發動機活塞、輪轂、傳（chuán）動係（xì）統（tǒng）零件、燃油係統零件和空調零件等製造（zào）等航空、電子以及（jí）消費品等方麵。